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¿Cuándo se considera un experimento repetido e independiente en química?

Perdón por el título algo confuso. Me preguntaba sobre el uso de los intervalos de confianza en el contexto de los experimentos químicos y bioquímicos. Los experimentos deben repetirse y los datos deben ser independientes, lo sé.

Pero - digamos que estás haciendo un experimento en el que mezclas dos productos químicos, los dejas reaccionar bajo algunas condiciones y mides, por ejemplo, el rendimiento o la pureza del producto. Si ahora repito el experimento, normalmente tomaré los materiales de partida del mismo lote. O tal vez se purifiquen para que el material de partida sea 100% puro.

De este modo, sólo puedo ver que el IC calculado refleja las incertidumbres de las concentraciones, la temperatura, el tiempo, etc. ¿Será esto aceptable? Si tuviera que tomar una muestra de sangre de un ratón, por supuesto que tendría que utilizar varios ratones para obtener un IC. Aquí, todos los productos químicos de partida son idénticos.

Otro caso es si tomo dos sustancias químicas diferentes y puras y pruebo, por ejemplo, la toxicidad en algunas células. ¿Significará la repetición del experimento que tengo que pedir varios lotes diferentes de células? ¿Será cada muestra de células como si tomara un valor medio de miles de ratones en todos y cada uno de los experimentos?

BR Steffen

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cbeleites Puntos 12461

(Hola y bienvenido a la cruz validada)

Planteas muy buenas preguntas: el resultado de los experimentos puede depender de un gran número de factores. Hacer réplicas realmente independientes del experimento no suele ser factible desde un punto de vista práctico (pedir varias veces la misma línea celular, etc.).

Sin embargo, aquí hay algunas cosas que puedes hacer:

  • Indique con precisión las condiciones de su experimento, y a qué nivel sus réplicas son independientes (y a qué nivel no lo son), por ejemplo, que sus casos de prueba se prepararon a partir de soluciones madre recién preparadas, pero del mismo lote de productos químicos (= la varianza incluye el error de preparación, pero no las diferencias entre lotes / fabricantes de eductos).
  • Desde un punto de vista pragmático, se podrían centrar los experimentos de replicación en ser independientes de los factores importantes. Por desgracia, no se sabe demasiado bien qué factores suelen ser importantes. Sugeriría hablar con experimentadores experimentados sobre cuáles son los puntos críticos. El problema es que, aunque se necesitarían resultados experimentales sobre estas cuestiones, es realmente difícil conseguir financiación para realizar este trabajo bastante tedioso = costoso en términos de salario, posiblemente también costoso en términos de compra de materiales que, por desgracia, a menudo no se considera de mucha importancia, especialmente si se consigue demostrar que, por ejemplo, el lote/fabricante no importa. El sesgo de publicación estará muy en contra de usted si demuestra que un estudio de replicación (= ya bajo en la escala de novedad) no encontró diferencias (= a primera vista, no se encontró nada interesante, porque los patrones/diferencias son interesantes, la falta de ellos no lo es).

Si ahora repito el experimento, suelo tomar los materiales de partida del mismo lote.

En mi opinión, este es un caso para: hablar con experimentadores experimentados en el campo si se esperan problemas. Si lo dicen, tal vez pueda convencer a su supervisor de que debe replicar a nivel de lote/fabricante.

¿Será esto aceptable?

Normalmente lo hará. Sobre todo si deja claro que es consciente de las limitaciones que implica para las conclusiones generales.
Personalmente, lo que más me preocupa es la gente que no tiene sentido de lo "local" que son sus resultados. Y el hecho de que tu pregunta demuestre que eres consciente y te preocupas por ello me hace relajarme y confiar en tus conclusiones mucho más de lo que confiaría en alguien que pretende rescatar el mundo basándose en una única calibración sin ningún tipo de validación...

¿La repetición del experimento implicará que tenga que pedir varios lotes diferentes de células?

Sí. Mi experiencia (espectroscopia vibracional de muestras/células biológicas y lo que he oído de colegas que hacen estudios de microarrays en dichas muestras) sugiere, desgraciadamente, que la variación entre lotes de células es, de hecho, una fuente importante de variación.

¿Será cada muestra de células como si tomara un valor medio de miles de ratones en todos y cada uno de los experimentos?

No, será como si miraras varias células (del mismo tejido) del mismo ratón.

**Actualización** con respecto a tu comentario: claro, el teorema del límite central se aplica cuando se promedia un gran número de celdas (aunque ten cuidado, los datos de proporciones/conteo tardan bastante en acercarse a una distribución normal.
Sin embargo, el promedio de un gran número de células del mismo lote se acercará a la media de ese lote sólo. Si tienes una variación notable entre lotes, entonces promediar un gran número de células del mismo lote no ayuda a establecer la media independiente del lote (acabo de hacer un experimento en el que algún tipo de variación fenotípica entre lotes/replicas biológicas estaba en el mismo orden de magnitud que la variación fenotípica entre diferentes líneas celulares tumorales).

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Gracias por su clara respuesta y sus halagadoras palabras. Me he estado retorciendo el cerebro estos últimos días. En cuanto a la última pregunta, creo que hablamos más de la cuenta. Estaba pensando en el teorema central del límite, pero intenté ocultar mi incertidumbre. Respecto a las células, veo que debe haber una función de probabilidad subyacente para cada célula de morir o no a una determinada concentración (¿binomial?). Si pudiéramos medir el % de supervivencia a partir de un aparato basado en una media de todas las células, entiendo que nos acercaremos a una distribución normal debido a la CLT. Pero por supuesto no si se cuentan individualmente.

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